可見(jiàn)光響應(yīng)的TiO2納米材料的制備及光催化活性研究.pdf

1、 可見(jiàn)光響應(yīng)的 可見(jiàn)光響應(yīng)的 TiO2 納米材料的制備及 納米材料的制備及 光催化活性研究 光催化活性研究 Preparation and Photocatalytic Activity Study on Visible Light Response TiO2 Nanomaterials 姓 名 毛咪秋 毛咪秋 學(xué)科專(zhuān)業(yè) 學(xué)科專(zhuān)業(yè) 分析化學(xué) 分析化學(xué) 研究方向 研究方向 分離科學(xué)及材料化學(xué) 分離科學(xué)及材料化學(xué) 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)

2、教師 吳國(guó)勝 吳國(guó)勝 完成時(shí)間 完成時(shí)間 200 2008 年 5 月 摘要 I 摘 要 太陽(yáng)能的利用，環(huán)境污染的控制與治理是人類(lèi)面臨和亟待解決的重大課題。二氧化鈦光催化劑是具有代表性的半導(dǎo)體氧化物， 在常溫下利用光能氧化分解污染物， 廣泛應(yīng)用于氣相及水溶液中有機(jī)污染物的降解以及光電轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。 二氧化鈦具備長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和無(wú)毒性， 成為光催化材料的研究熱點(diǎn)。 但TiO2禁帶寬度大(3.2eV,銳鈦礦),只能利用太陽(yáng)光中的紫外線部分

3、(僅占太陽(yáng)光能3-4%)，卻無(wú)法充分利用太陽(yáng)能。對(duì)催化劑進(jìn)行改性,降低其禁帶寬度使其光響應(yīng)波長(zhǎng)紅移至可見(jiàn)光區(qū),從而可利用太陽(yáng)光輻射中能量占絕大多數(shù)的可見(jiàn)光（約45%）,是TiO2光催化氧化技術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段的關(guān)鍵。 研究表明， 通過(guò)修飾或改性使得TiO2響應(yīng)太陽(yáng)光的可見(jiàn)光部分， 高效利用太陽(yáng)能來(lái)解決能源和環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為T(mén)iO2光催化研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。 近年來(lái)， 理論和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，非金屬摻雜的TiO2特別是采用非金屬元素氮對(duì)TiO2進(jìn)

4、行摻雜改性，是拓展TiO2光譜響應(yīng)范圍的有效途徑。從而極大地提高了使用太陽(yáng)光進(jìn)行光催化反應(yīng)的效率， 使其成為光催化反應(yīng)的理想材料， 并得到了廣泛的關(guān)注。 本論文的工作主要分為以下幾個(gè)部分： ①以鈦酸四丁酯為原料，以醋酸為抑制劑，硝酸為催化劑，采用工藝比較簡(jiǎn)單的溶膠-凝膠法制備了二氧化鈦納米粉體， 并對(duì)其進(jìn)行了表征， 同時(shí)分析了醇鹽種類(lèi)、溶劑用量、加水量、抑制劑的量等制備條件對(duì)粉體性狀的影響。 ②本文首次采用尿素燃燒法一步制備氮摻雜二氧化

5、鈦納米材料。本論文利用了尿素為氧化劑，并作為氮源，在短時(shí)間制備了氮摻雜 TiO2 納米光催化劑。并采用 XRD、 TEM、 XPS 等測(cè)試分析方法對(duì)制備的粉體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和特性表征。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在一定溫度下得到的摻氮的 TiO2 均為銳鈦礦相結(jié)構(gòu)，晶粒尺寸在10-20nm， 顆粒分布較均勻， 沒(méi)有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象； XPS 測(cè)試表明 N 原子以 Ti-N鍵的形式存在于 TiO2中， N 原子進(jìn)入了 TiO2晶格， 成功實(shí)現(xiàn)了摻雜； 采用 UV-